MW單元機組汽包水位控制系統(tǒng)分析設計與仿真doc

1、華中科技大學文華學院畢業(yè)設計（論文）題目：300MW單元機組汽包水位控制系統(tǒng)分析、設計與仿真學 生 姓 名： 陳正 學號：090204011101學 部 （系）： 機械與電氣工程學部 專 業(yè) 年 級： 09級熱能與動力工程 指 導 教 師： 周慧 職稱或?qū)W位： 碩士 2013年5月18日300MW單元機組汽包水位控制系統(tǒng)分析、設計與仿真摘 要鍋爐給水控制系統(tǒng)是火力發(fā)電廠非常重要的控制子系統(tǒng)，穩(wěn)定的汽包水位是汽包鍋爐安全運行的重要指標?；痣姀S給水系統(tǒng)構成復雜，汽包水位受到機組負荷、汽包壓力、溫度、給水量等多項參數(shù)的影響：不同負荷階段，給水設備不同，又需要采取不同的控制方式。目前使用的火電廠給水控

2、制系統(tǒng)存在著各自的不足之處，往往難以滿足火電機組復雜工況的要求。針對這些情況，為了保證汽包水位維持在要求值，本文首先分析了給水控制對象的動態(tài)特性，在此基礎上設計出了采用汽動調(diào)速泵、電動調(diào)速泵、調(diào)節(jié)閥三者結合的汽包水位控制系統(tǒng)，低負荷時通過改變旁路調(diào)節(jié)閥的開度來調(diào)節(jié)給水量，用單沖量控制系統(tǒng)控制汽包水位；高負荷時通過改變給水泵轉速改變給水量，用串級三沖量控制系統(tǒng)控制汽包水位，保證對汽包水位蒸汽流量和給水流量的準確測量。給水調(diào)節(jié)閥、汽泵、電泵之間，單沖量系統(tǒng)和三沖量系統(tǒng)之間都能實現(xiàn)無擾切換，既能滿足機組全程控制要求，又有良好的調(diào)節(jié)性能和運行經(jīng)濟性。關鍵詞：鍋爐給水控制；三沖量控制系統(tǒng)；單沖量控制系統(tǒng)

3、The Design Of Boiler Feedwater Control System Of The 300MW Thermal Power UnitAbstractFeedwater Control System is one of the most important control system in a thermal Power plant . Stabilization of the drum level is one of essential parameter which indicated safe operation of the drum boiler. Drum l

4、evel is affected by the unit load, press and temperature of the drum, feedwater flux and etc. Because of using different equipment at different stages, it should apply different control methods. The effect of full range feed-water control system does not often be satisfied when power unit is in diff

5、icult situation because of its imperfect. In order to maintain the level of the drum water in requested value, Basing on analysis of feed-water character firstly, this system adopts timing which is moved by steam and electromotion-timing pump and adjusting valve. It utilizes bypass valves to regulat

6、e the feed-water and uses single impulse to control the level of drum in lower load. At the high load condition, change the rotating speed of steam or electricity feed water pumps to ensure the water level of the drum, using three impulse to control the level of drum .The level of steam and feed-wat

7、er can be measured nicety. Non-disturbance switching can be realized among feed-water valves, steam and electricity driven pumps, single and three impulse. That not only meet the requirements of the whole-course control of the unit, but also ensure the satisfactory regulating performance and operati

8、ng economics. It also have nice regulate performance and circulating economy.Keywords: Boiler feed-water control; Three-element control system; Single-element control system目 錄摘 要IABSTRACTII1緒論11.1課題背景及其意義11.2鍋爐給水控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀11.2.1西門子公司全程給水系統(tǒng)設計方案6-821.2.2 ABB貝利公司全程給水系統(tǒng)設計方案9,1041.2.3 FOXBORO公司全程給水系統(tǒng)設計方

9、案11-1352汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)82.1鍋爐給水全程自動控制系統(tǒng)的概念1482.2給水全程自動控制系統(tǒng)的任務1582.3給水全程自動控制系統(tǒng)的要求15,382.4給水控制對象的動態(tài)特性15-1792.4.1 給水量擾動下水位變化的動態(tài)特性102.4.2 蒸汽流量擾動下水位變化的動態(tài)特性102.4.3 爐膛熱負荷擾動下水位變化的動態(tài)特性112.5給水全程控制的基本方案15-18122.5.1 單沖量給水控制系統(tǒng)122.5.2 單級三沖量給水控制系統(tǒng)132.5.3 串級三沖量給水控制系統(tǒng)142.6 300MW機組全程給水自動控制系統(tǒng)的設計與分析15152.6.1 信號測量156.2 給水控制系

10、統(tǒng)結構162.6.3 系統(tǒng)工作原理162.6.4 控制過程中的跟蹤與切換172.6.5 邏輯信號的形成182.7給水RB分析182.7.1給水泵RB的定義182.7.2給水泵RB過程182.7.3給水泵RB邏輯分析193 汽包水位控制系統(tǒng)的M ATLAB 仿真203. 1 控制系統(tǒng)的分析和整定203. 2 汽包水位控制系統(tǒng)Simulink 模型設計203. 3 汽包水位控制系統(tǒng)仿真21結論23參考文獻24致 謝251緒論1.1課題背景及其意義隨著電力需求的增長，我國的火力發(fā)電開始向建設大容量、高參數(shù)的大型機組方向發(fā)展。擴大單機容量可使發(fā)電容量迅速增長以適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，同時可使基建投資下降、

11、設備費用降低、減少運行費用以及節(jié)約金屬材料消耗。但是，火電機組越大，其設備結構就越復雜，自動化程度要求也越高。我國最近幾年新建的300MW，600MW火電機組基本上都采用國內(nèi)外最先進的分散控制系統(tǒng)（DCS），對全廠各個生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視和分散控制。汽包水位是汽包鍋爐非常重要的運行參數(shù)，同時它還是衡量鍋爐汽水系統(tǒng)是否平衡的標志。汽包水位維持在一定允許范圍內(nèi)，是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件。水位過高會影響汽水分離器的正常運行，蒸汽品質(zhì)變壞，使過熱器管壁和汽輪機葉片結垢。嚴重時會導致蒸汽帶水，造成汽輪機水沖擊而損壞設備。水位過低則會破壞水循環(huán)，嚴重時將引起水冷壁管道變形爆裂1。因此，汽包水位

12、控制一直受到很高的重視。另一方面，隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的增大，汽包的相對容積減小，負荷變化和其它擾動對水位的影響將相對增大。這必將加大水位控制難度，從而對水位控制系統(tǒng)提出了更高的要求。但是，由于給水系統(tǒng)的復雜性，真正能實現(xiàn)全程給水控制的火電機組還很少2。因此，對全程給水控制系統(tǒng)進行全面的學習和掌握，是本文的重點內(nèi)容。全程給水控制在控制汽包水位滿足要求過程中發(fā)揮著不可估量的作用，沒有一個好的給水全程控制系統(tǒng)，不但不能滿足水位控制的要求、降低經(jīng)濟效益，有時甚至會帶來災難性的后果。因此，對給水全程控制系統(tǒng)的研究，在電力生產(chǎn)過程中有著重大的作用。當前，電力行業(yè)正在進行“場網(wǎng)分離，競價上網(wǎng)”的市場改

13、革，同時電網(wǎng)要求各大型機組的負荷能夠接受電網(wǎng)調(diào)度直接遙調(diào)（AGC），這些對機組的運行提出了更高的要求。完善和優(yōu)化全程給水控制無疑是一個非常具有現(xiàn)實意義的課題。1.2鍋爐給水控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀現(xiàn)在隨著單元機組容量的增大和參數(shù)的提高，機組在啟停過程中需要監(jiān)視和控制的項目越來越多，因此，為了機組的安全和經(jīng)濟運行，必須實現(xiàn)鍋爐給水從機組的啟停到正常運行，又到停爐冷卻全部過程均能實現(xiàn)自動控制。鍋爐在不同負荷和參數(shù)時，給水被控對象的動態(tài)特性是不同的，低負荷時由于蒸汽參數(shù)低，負荷變化小，虛假水位現(xiàn)象不太嚴重，通常對維持水位恒定的要求又不高，因此，一般可采用給水調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)汽包水位，給水泵維持給水差壓相結合的

14、控制方式和單沖量給水控制方式。在高負荷時，由于水位動態(tài)特性復雜，且汽包存在著嚴重的“虛假水位”現(xiàn)象，為了保證給水系統(tǒng)的安全可靠，高負荷時大多采用串級三沖量控制系統(tǒng)3-5。西門子公司全程給水系統(tǒng)設計方案6-8西門子公司設計的350MW機組全程給水控制系統(tǒng)分為給水啟動調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)和給水泵轉速控制系統(tǒng)兩部分。給水啟動調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)實際上就是給水壓力控制系統(tǒng)，其工作原理簡化方框圖如圖1.1所示。顯然這是一個前饋反饋控制系統(tǒng)。其作用是當鍋爐啟動及低負荷工況時，維持給水泵出口母管壓力在安全工作范圍，同時協(xié)助給水泵轉速控制系統(tǒng)穩(wěn)定汽包水位。它有如下幾個特點： 給水壓力測量信號是根據(jù)三臺給水泵出口壓力的最大

15、值與給水母管壓力經(jīng)小選及一階慣性環(huán)節(jié)濾波后的輸出。這樣設計的目的主要是為了在冷態(tài)啟動和正常運行以及熱態(tài)啟動時，給水泵都能安全工作。機組正常運行和冷態(tài)啟動，主給水母管壓力總是小于給水泵出口壓力。所以此時啟動閥控制系統(tǒng)的被調(diào)量為給水母管壓力測量信號，啟動調(diào)節(jié)閥開度的改變是為了維持給水母管壓力等于其設定值。當機組處于熱態(tài)啟動工況時主給水母管壓力大于給水泵口壓力。此時，選擇工作給水泵出口壓力的最大值作為啟動閥控制系統(tǒng)的被調(diào)量，這樣在給水泵升壓過程中，就可以使啟動閥處于關閉狀態(tài)，直到給水泵出口壓力大于主給水母管壓力時為止。從而保證給水泵在熱態(tài)啟動過程中安全運行： 為了保證鍋爐正常供水及給水泵的安全運行，

16、給水壓力設定值是根據(jù)四個信號中的最大值所決定的。 該系統(tǒng)引入了給水泵轉速控制偏差信號的微分前饋。當給水泵轉速偏差大，且該偏差變化速度也大時，說明實際水位低于設定值較多，應很快增加給水流量，此時，該前饋信號增大，使給水啟動閥開大，以協(xié)助轉速控制系統(tǒng)增加給水流量。 系統(tǒng)根據(jù)給水泵出口至省煤器入口之間差壓值的大小，形成一個鍋爐給水啟動閥開度校正系數(shù)。該差壓越大，表明給水流量越大，此時給水啟動閥開度校正系數(shù)減小，啟動調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)的開環(huán)增益下降，給水啟動調(diào)整閥門開度的動作快慢，是給水流量在滿足要求的條件下盡可能穩(wěn)定。給水泵轉速控制系統(tǒng)實際上就是汽包水位控制系統(tǒng)。其工作原理示意圖如圖1.2所示。該系統(tǒng)由

17、單/三沖量信號形成及它們的切換回路、給水泵安全保護回路、給水泵出力同步回路及給水泵轉速控制回路等組成。其控制特點是，在三沖量控制系統(tǒng)中引入了汽包壓力的負微分前饋和蒸汽流量的微分前饋。運行過程中，蒸汽流量變動（即機組負荷調(diào)整）和爐膛熱負荷干擾都會引起汽包壓力的變化。若負荷增加，汽包壓力就會下降，其負微分前饋信號要求加大給水流量，蒸汽微分前饋也要求加大給水流量，以克服虛假水位對系統(tǒng)的影響。可見，該系統(tǒng)的設計方案與國內(nèi)其他設計相比有其獨特之處。但是，值得指出的是，如果爐膛熱負荷增加時，汽包壓力就會上升，其負微分前饋信號要求減少給水流量，是虛假水位降低，而降低的水位信號又會要求給水流量增加。這兩個相反

18、的控制信號作用到PI調(diào)解器上，如果參數(shù)整定不合適，將使給水泵的轉速造成大的變化而引起汽包水位波動。1.2.2 ABB貝利公司全程給水系統(tǒng)設計方案9,10ABB貝利公司設計的給水控制系統(tǒng)采用兩段式給水控制模式，即在啟動和低負荷時通過控制給水旁路閥和給水泵轉速來維持汽包水位和給水壓力；在高負荷時通過控制兩臺汽動給水泵轉速來調(diào)節(jié)給誰流量，從而控制汽包水位。這與西門子公司的設計有所不同。在高負荷時，采用串級三沖量給水控制模式對兩臺汽動給水泵進行控制，而電動給水泵則處于熱備用的狀態(tài)。串級三沖量給水控制是指系統(tǒng)利用汽包水位偏差、給水流量、以及蒸汽流量作為串級PID的輸入，以汽包系統(tǒng)的物質(zhì)平衡和能量平衡為調(diào)

19、節(jié)目標的控制方式。兩臺汽動給水泵具有多輸出系統(tǒng)功能。經(jīng)過串級PID調(diào)節(jié)輸出的給水控制指令，平均分配后送至汽動給水泵控制回路，調(diào)節(jié)汽動給水泵的轉速來調(diào)節(jié)給水流量。其控制回路如圖1.4所示。 FOXBORO公司全程給水系統(tǒng)設計方案11-13FOXBORO公司設計的給水控制系統(tǒng)與ABB貝利公司設計的又有所不同。該公司設計的給水控制系統(tǒng)也是在啟動和低負荷時，通過控制給水旁路閥和給水泵轉速來維持汽包水位和給水壓力；高負荷時通過控制兩臺汽動給水泵轉速來控制汽包水位。雖然給水控制模式相同，但控制策略有所改變。在啟動和低負荷時，單沖量汽包水位控制通過采用同時調(diào)節(jié)電動給水泵轉速和給水旁路閥的開度來調(diào)節(jié)給水流量。

20、對給水壓力沒有設計專門的控制回路，對電動給水泵和給水旁路閥誰負責調(diào)節(jié)給水流量和誰負責調(diào)節(jié)給水壓力，沒有做出明確的分工。其控制示意圖如圖1.5所示。在自動工況時發(fā)，汽包水位信號與來自電動泵手/自動操作站由運行人員設置的水位給定值信號進行比較，如兩者出現(xiàn)偏差，則驅(qū)動單沖量控制器輸出調(diào)節(jié)指令。通過切換器輸出的給水流量指令進行比例分配后分別送至給水旁路閥和電動給水泵控制回路，以控制旁路閥的開度和電動泵的轉速。此控制設計對給水旁路閥和電動給水泵的協(xié)調(diào)配合要求較高，合理的指令分配系數(shù)是控制效果好壞的主要因素之一。在高負荷階段的給水控制策略與ABB公司的設計方案基本相似，如圖1.6所示。其區(qū)別主要在于：在串

21、級PID調(diào)節(jié)輸出的給水控制指令和汽動給水泵控制回路之間增加了一個純積分的控制回路。采用起平衡放大器作用的純積分塊和起平均作用的運算塊來實現(xiàn)多臺執(zhí)行器之間分別投自動時實現(xiàn)無平衡、無擾動切換。當系統(tǒng)自動時，給水控制指令作為純積分調(diào)節(jié)器的遠方給定，兩臺汽動給水泵的實際輸出指令之和的平均值作為純積分調(diào)節(jié)器的測量信號輸入。當系統(tǒng)由自動切換到手動時，純積分調(diào)解器的作用是可調(diào)其輸出，使串級三沖量副調(diào)的輸出自動跟蹤信號，避免了調(diào)節(jié)器因偏差信號長期存在而進入積分飽和段。目前，我國大型火電機組的給水控制基本上還是采用經(jīng)典的PID控制算法。不同的控制公司在給水控制策略的設計上雖然各有特點，各有差異，但基本上還是遵循

22、了單沖量和三沖量控制相結合的控制模式，采用的也基本上是調(diào)閥和調(diào)泵相結合的控制方法。雖然從理論上講，現(xiàn)有的控制方法應該可以實現(xiàn)機組的全程給水自動。另外，機組在高負荷時，雖然可以實現(xiàn)三沖量給水自動且正常情況時效果也不錯。但其控制系統(tǒng)的魯棒性較差，適應異常工況的能力和出現(xiàn)設備故障情況時的自調(diào)整能力也較差。因此，如何實現(xiàn)全程給水控制是現(xiàn)今控制工程人員急于解決的問題。2汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)2.1鍋爐給水全程自動控制系統(tǒng)的概念14顧名思義，給水全程自動控制應該是在鍋爐給水全過程中都是自動控制的，即能在控制設備正常的條件下，不需要操作人員的干涉，就能保持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。因為隨著發(fā)電機組容量和參數(shù)的不

23、斷提高，機組的控制與運行管理變的越來越復雜和困難。尤其當機組承擔變動負荷時，不僅用電負荷劇烈變化，而且機組的啟停次數(shù)也增加了。機組在啟停過程中，需要監(jiān)視的參數(shù)多，而且操作控制的項目也大大增加。這時運行人員更需要各個自動化系統(tǒng)能發(fā)揮作用，用以減輕運行人員的勞動強度，保證機組的安全運行。10因此，現(xiàn)代大容量單元機組迫切需要在不同負荷和工況下都能起良好控制作用的自動控制系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了全程給水控制系統(tǒng)。2.2給水全程自動控制系統(tǒng)的任務15汽包鍋爐給水控制的任務是使給水量適應鍋爐蒸發(fā)量，并使汽包中的水位保持在一定范圍內(nèi)，具體要求有以下兩個方面：維持汽包水位在一定范圍內(nèi)。汽包水位是影響鍋爐安全運行的重要

24、因素，水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，從而增加在過熱器管壁上和汽輪機葉片上的結垢，甚至使汽輪機發(fā)生水沖擊而損壞葉片；水位過低，則會破壞水循環(huán)，引起水冷壁的破裂。正常運行時的水位波動范圍：±（30-50）mm異常情況：±200mm事故情況 ：±350mm保持穩(wěn)定的給水量。穩(wěn)定工況下，給水量不應該時大時小地劇烈波動，否則，將對省煤器和給水管道的安全運行不利。2.3給水全程自動控制系統(tǒng)的要求15,3給水全程自動控制比常規(guī)給水控制要復雜的多，因此，對給水全程自動控制系統(tǒng)提出以下要求：實現(xiàn)全程控制可以采用改變調(diào)節(jié)閥門的開度，但由于在大型機組

25、中給水泵消耗功率多，不經(jīng)濟，故一般多采用改變給水泵轉速來改變給水量，在全程控制中，不僅要滿足給水量調(diào)節(jié)的要求，同時還要保證給水泵工作在安全區(qū)內(nèi)。由于機組在高、低負荷呈現(xiàn)出不同的對象特征，要求控制系統(tǒng)能適應這種特性，隨著負荷的增長和下降，系統(tǒng)要從單沖量過渡到三沖量系統(tǒng)，或從三沖量過渡單沖量系統(tǒng)，由此產(chǎn)生了系統(tǒng)的切換問題，并且必須有保證實現(xiàn)相互無擾切換。由于全程控制系統(tǒng)的工作范圍較寬，對各個信號的準確測量提出了更嚴格的要求，例如，在高低負荷不同的情況下，給水流量的數(shù)值相差很大，必須采用不同的孔板測量，這樣就產(chǎn)生了給水流量測量裝置切換的問題。在各種調(diào)節(jié)機構的工作過程中，給水全程控制系統(tǒng)都必須保證無干

26、擾，隨著負荷大小的變化，需要不同的調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)給水，這就要求解決切換問題，在低負荷時采用改變閥門的開放來保持泵的出口壓力，高負荷時采用改變調(diào)速泵的轉速來保持水位，這又產(chǎn)生了閥門與調(diào)速泵間的切換問題。點火后升溫升壓過程中，由于鍋爐沒有輸出蒸汽量、給水量及其變化量很小，此時單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)也不十分理想，就需要用開啟閥門的方法（雙位調(diào)節(jié)方式）進行水位調(diào)節(jié)，在這些切換中，系統(tǒng)都必須在相應的安全可靠性，才能保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。給水全程控制還必須適應機組定壓運行和滑壓運行工況。必須適應冷態(tài)起動和熱態(tài)起動。2.4給水控制對象的動態(tài)特性15-17汽包鍋爐給水自動控制的任務是維持汽包水位在一定范圍內(nèi)變化

27、。汽包鍋爐給水控制對象的結構如圖2.1所示。汽包水位是由汽包中的貯水量和水面下的汽包容積所決定的，因此凡是引起汽包中貯水量變化和水面下的汽泡容積變化的各種因素都是給水控制對象的擾動。其中主要的擾動有:給水流量W、蒸汽流量D、汽包壓力Pb、爐膛熱負荷等，其中以給水擾動、蒸汽流量和爐膛熱負荷較為嚴重。實際生產(chǎn)中，應用給水流量調(diào)節(jié)作為控制汽包水位的手段，即采用給水流量作為汽包水位控制系統(tǒng)的控制變量。蒸汽流量和爐膛熱負荷的擾動視為外擾。下面著重討論在給水量W、蒸汽流量D、爐膛熱負荷Q擾動下的水位變化的動態(tài)特性。 給水量擾動下水位變化的動態(tài)特性給水量的擾動是給水自動控制系統(tǒng)中影響汽包水位的主要擾動之一，

28、因為它是來自控制側的擾動，又稱內(nèi)擾。在給水量擾動下水位變化的階躍響應曲線如圖2.2所示。圖中H1為不考慮水下面蒸汽蒸發(fā)面以下的蒸汽容積變化的響應曲線，這個水位變化是由于水和汽的物質(zhì)不平衡引起的。虛線H2為給水過冷度所引起的水位變化曲線（即給水溫度低于汽包內(nèi)飽和水溫度），給水的過冷度越大，H2的變化幅度越大。H為水位受到給水階躍擾動后的實際響應曲線，可以認為是由H1和H2合成的。由H曲線可以清楚地看出給水被控對象的特點是：給水擾動剛剛加入時，由于給水過冷度的影響，水位變化很慢，經(jīng)過一段時間之后其變化速度才逐漸增加，最后變?yōu)榘匆欢ㄋ俾手本€上升。這時就是物質(zhì)不平衡起主要作用了，如果給水量和蒸汽流量不

29、能平衡，水位將不能穩(wěn)定。由給水階躍響應曲線可以求出滯后時間和響應速度。延長H曲線的直線段與時間軸的交點為A，與縱坐標的交點為B，則： 大小與鍋爐省煤器的構造形式及鍋爐容量的大小有關。對于300MW非沸騰爐應為30s到100s之間。水位在給水擾動下的傳遞函數(shù)可表示如下：水位對象可近似認為是一個積分環(huán)節(jié)和一個慣性環(huán)節(jié)并聯(lián)的形式。 蒸汽流量擾動下水位變化的動態(tài)特性蒸汽流量擾動主要來自汽輪發(fā)電機組的負荷變化，屬于外部擾動，這是一個經(jīng)常發(fā)生的擾動。在蒸汽流量發(fā)生擾動的情況下，水位的階躍響應曲線如圖2.3所示。汽輪機的用汽量突然增加（假定鍋爐供熱量及時跟上）時，鍋爐的蒸發(fā)量大于給水量，從汽包的儲水量來看，

30、水位變化應如圖中H1所示。但是，當鍋爐的蒸發(fā)量突然增加時，由于蒸發(fā)面以下飽和水迅速汽化而使水位變化曲線如H2所示，而實際顯示出的水位響應曲線如H所示。從圖上可以看出，當負荷增加時，雖然汽包的進水量小于蒸發(fā)量，但是在一開始汽包水位不僅不下降，反而迅速上升，這就是“虛假水位”現(xiàn)象。當汽包的容積已與負荷相適應而達到穩(wěn)定后，水位就主要隨物質(zhì)不平衡的關系而下降。蒸汽流量擾動時，水位變化的動態(tài)特性傳遞函數(shù)為：可近似認為是一個積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)并聯(lián)而成。圖2.3所示的蒸發(fā)量擾動下的水位階躍響應曲線只是定性地表明水位變化的特點，實際進行動態(tài)試驗時是很難造成蒸汽流量階躍擾動的。如果只改變用汽量，就會引起汽壓的變

31、化，這時“虛假水位”會更嚴重些。 爐膛熱負荷擾動下水位變化的動態(tài)特性此處的爐膛熱負荷擾動即是指燃燒率M的擾動。當燃燒率擾動時，例如燃料量增加使爐膛熱負荷增加，這時鍋爐蒸發(fā)強度增大而氣壓升高，即使汽機調(diào)節(jié)氣門開度不變，蒸汽流量也會有所增加。這樣，蒸汽流量大于給水流量，水位應該下降。但蒸發(fā)強度增大同時也使汽包水面下汽泡體積增大，因此也會出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象。只是在這種情況下，蒸汽流量增加的時候汽壓也增大了，因而使汽泡體積的增加比蒸汽流量擾動時要小，所以，“虛假水位”在幅值和變化速度上都相對較小，但其持續(xù)時間長。其響應曲線圖和圖2.3相似，但是水位上升較少，而滯后時間較大，這時由于燃料量增加使發(fā)熱量

32、增加的同時，汽壓P也增加，使汽泡體積增加較少，從而使水位上升較少；另一方面，由于蒸發(fā)量隨燃料量的增加有慣性和時滯，這就導致較大。2.5給水全程控制的基本方案15-18 單沖量給水控制系統(tǒng)鍋爐在低負荷（一般在25%45%額定負荷以下）運行時，“虛假水位”現(xiàn)象并不太嚴重，對維持水位恒定的要求不高，所以允許采用單沖量給水控制系統(tǒng)（即控制器指接受汽包水位一個被控參數(shù)）。單沖量給水控制系統(tǒng)的基本原理如圖2.4所示。該系統(tǒng)是一個只采用汽包水位信號和一個調(diào)節(jié)器的反饋控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，水位信號經(jīng)過平衡容器轉換成差壓、再經(jīng)差壓變送器轉換成電信號Ih。假設由于某種原因使汽包水位發(fā)生變化，如水位h下降時，則差

33、壓增加（這是雙室平衡容器的特性），Ih增大，Ih大于其給定值Ih0，調(diào)節(jié)器（一般為比例積分調(diào)節(jié)器）的輸入偏差大于零，調(diào)節(jié)器的輸出It增加，閥門開度增大，給水流量增加，水位h回升，差壓減小，Ih減小，使調(diào)節(jié)器的輸入偏差減小。當偏差逐漸消失時，調(diào)節(jié)器的輸出便不在變化，這就實現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。但是，對于內(nèi)擾遲延大和外擾時“虛假水位”明顯的水位現(xiàn)象，該系統(tǒng)存在嚴重不足，簡述如下：假使某時刻發(fā)生負荷擾動，蒸汽流量增加D，蒸汽流量大于給水流量，正確的控制作用應及時增加給水流量。但是由于“虛假水位”的存在使水位不是下降而是上升。于是下降，調(diào)節(jié)器輸入偏差小于零，It下降，閥門開度減小，W減少，使本來已有的流量不平

34、衡進一步擴大了。不難想象，虛假水位過后緊接著的是水位急劇下降。這就擴大了動態(tài)偏差，延長了調(diào)節(jié)過程時間。另一方面，水位下降后，在控制作用下增加給水流量時，由于給水內(nèi)擾通道有較大的遲延，調(diào)節(jié)效果不能及時反映出來。這就是說，即使給水流量增加到大于蒸汽流量，被調(diào)量水位并不能馬上上升，調(diào)節(jié)器輸入偏差持續(xù)大于零。這可能使給水流量反過來大于蒸汽流量，加劇了系統(tǒng)的震蕩，延長了調(diào)節(jié)過程的時間，甚至不能滿足生產(chǎn)過程的要求。所以，對于大、中型鍋爐不宜采用單沖量控制系統(tǒng)。單沖量給水控制系統(tǒng)結構簡單，可用于內(nèi)擾遲延小，外擾時“虛假水位”不嚴重的小型鍋爐，也可用于大型機組的低負荷階段的給水控制中。這是因為在低負荷階段由于

35、鍋爐疏水和排污等因素的影響，使給水流量和蒸汽流量存在著嚴重的不平衡，且流量太小，測量誤差教大。同時，因汽包壓力低虛假水位也不嚴重，不宜采用三沖量控制。 單級三沖量給水控制系統(tǒng)單級三沖量控制系統(tǒng)的基本結構如圖2.5所示。該系統(tǒng)采用一個調(diào)節(jié)器（一般為PI調(diào)節(jié)器）其輸入為汽包水位信Ih、汽包水位定Ih0、蒸汽流量信號Id和給水流量信號Iw。調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號為 e=Ih-Ih0+Id-Iw在平衡狀態(tài)下，汽包水位h等于水位給定值h0、蒸汽流D等于給水流量W，故= ，=，調(diào)節(jié)器輸入偏差e等于零，輸出保持不變。蒸汽流量信號的引入是為了克服虛假水位引起的調(diào)節(jié)器誤動作。例如，當蒸汽流量D增加時，由于虛假水位

36、的影響，使水位上升，下降，這將使調(diào)節(jié)器的輸入偏差e變負，下降，使給水流量減小。但與此同時，加入調(diào)節(jié)器輸入端的前饋信號也增加了。的作用是要增加給水流量。顯然，如果的大小整定得當，就可抵消虛假水位的影響。給水流量的引入可以克服給水流量內(nèi)擾，及時反映控制效果，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。例如，當某種原因引起給水流量增加時，由于內(nèi)擾通道的遲延，水位不能立即上升，但增加了，這使調(diào)節(jié)器的輸入偏差e變?yōu)樨撝?，調(diào)節(jié)器的輸出使閥門開度變小，及時減小了給水流量，這就大大降低了給水流量內(nèi)擾對水位的影響。這個克服給水流量內(nèi)擾的控制過程是在給水流量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路中進行的，該回路稱為內(nèi)回路，或局部反饋回路

37、。因為內(nèi)回路不包括有遲延的水位對象，所以動作很快，可以迅速消除內(nèi)擾。由汽包水位信號形成的閉合回路是給水控制系統(tǒng)的主回路，或稱外回路。這個回路包括水位變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥和汽包水位對象含（省煤器）。無論外擾還是內(nèi)擾使汽包水位偏離給定值時，都會使調(diào)節(jié)器的輸入偏差發(fā)生變化，從而改變調(diào)節(jié)器的輸出，改變調(diào)節(jié)閥的開度，改變給水流量，使水位朝著減小和消除被調(diào)量偏差的方向變化。并最終使汽包水位等于給定值（假定穩(wěn)定時等于）。與單沖量控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)引入了用于克服虛假水位的蒸汽流量信號（前饋信號）和用于抑制給水內(nèi)擾的給水流量信號（局部反饋信號），所以稱為三沖量系統(tǒng)。當蒸汽流量改變時，通過前饋控制作用

38、，可及時改變給水流量，力圖維持進出鍋爐內(nèi)的物質(zhì)平衡，這有利于克服虛假水位現(xiàn)象；當給水流量發(fā)生自發(fā)性擾動時，通過局部反饋控制作用，可抑制這種擾動對給水流量以及汽包水位的影響。有利于減少汽包水位的波動。因此，三沖量給水控制系統(tǒng)在克服擾動維持汽包水位穩(wěn)定和提高給水控制質(zhì)量方面優(yōu)于單沖量給水控制系統(tǒng)。原則上，在負荷達到一定值以上、疏水和排污閥逐漸關閉、汽和水趨于平衡、流量逐漸增大、測量誤差逐漸減小時，可采用三沖量控制方式。但由e=-+-可以看出，單級三沖量控制系統(tǒng)要求蒸汽流量和給水流量的測量值在穩(wěn)態(tài)時必須相等，否則汽包水位將存在偏差，因為只有當?shù)扔?，才能保證調(diào)節(jié)器偏差為零時被調(diào)量水位等于給定值。事實上

39、由于檢測、變送設備的誤差等等因素的影響，蒸汽流量和給水流量這兩個信號的檢測值在穩(wěn)態(tài)時難以作到完全相等，而且前饋信號的大小還應按盡可能克服虛假水位的影響來整定，單級三沖量控制系統(tǒng)采用一個調(diào)節(jié)器，參數(shù)整定時難以兼顧較多的因素，所以，在目前已較少采用單級三沖量給水控制系統(tǒng)。12 串級三沖量給水控制系統(tǒng)串級三沖量給水控制系統(tǒng)的基本結構如圖2.6所示。該系統(tǒng)由主副兩個調(diào)節(jié)器和三個沖量（汽包水位、蒸汽流量、給水流量）構成。與單級三沖量相比，該系統(tǒng)多用了一個調(diào)節(jié)器，兩個調(diào)節(jié)器分工明確、串聯(lián)工作。主調(diào)節(jié)器為PI調(diào)節(jié)器，也稱水位調(diào)節(jié)器，它根據(jù)水位偏差產(chǎn)生給水流量給定值。主調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定的必要條件是=，故系統(tǒng)能實

40、現(xiàn)無差調(diào)節(jié)副調(diào)節(jié)器為給水流量調(diào)節(jié)器，它根據(jù)給水流量偏差控制給水流量，蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負荷變動時的物質(zhì)平衡，由此構成的是一個前饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。內(nèi)回路是由給水流量變送器、副調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥組成的閉合回路，由于內(nèi)回路不包括遲延較大的水位對象，副調(diào)節(jié)器的比例積分作用可以整定的很強。當給水流量內(nèi)擾時，通過內(nèi)回路的作用可以迅速消除；當蒸汽流量外擾時，通過內(nèi)回路的作用可以使給水流量迅速跟蹤蒸汽流量變化。該系統(tǒng)結構復雜，但各調(diào)節(jié)器的任務比較單純，系統(tǒng)參數(shù)整定相對單級三沖量系統(tǒng)要容易些，而且該系統(tǒng)不要求穩(wěn)態(tài)時給水流量和蒸汽流量信號嚴格相等，可保證穩(wěn)態(tài)時汽包水位無穩(wěn)態(tài)偏差，其控制品質(zhì)較

41、高，是現(xiàn)場廣泛采用的給水控制系統(tǒng)。2.6 300MW機組全程給水自動控制系統(tǒng)的設計與分析15 信號測量（1）汽包水位。三個汽包水位檢測信號首先分別通過壓力補償，然后通過“選擇邏輯通道”，選擇恰當?shù)闹底鳛樽罱K的汽包水位信號，其測量原理SAMA圖如圖2.7所示。（2）給水流量。由省煤器前給水流量最終測量值加上過熱器、級噴水減溫器的減溫水流量測量值后，減去鍋爐連續(xù)排污流量測量值，形成給水流量信號。其測量原理SAMA圖如圖2.8所示。（3）主蒸汽流量。三個汽輪機調(diào)節(jié)級壓力信號經(jīng)溫度修正和“三選一”通道處理后，再經(jīng)函數(shù)器轉換，并加上旁路流量，形成主蒸汽流量信號。其測量原理SAMA圖如圖2.9所示。6.2

42、 給水控制系統(tǒng)結構（1）汽泵控制系統(tǒng)SAMA圖如圖2.10所示。（2）電泵和旁路閥控制系統(tǒng)SAMA圖如圖2.11所示。（3）各種邏輯形成SAMA圖如圖2.12、2.13所示。（4）運行方式如圖2.14所示。 系統(tǒng)工作原理（1）啟動、沖轉及帶25%負荷。此階段采用單沖量系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)給水旁路閥開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動給水泵維持在最低轉速，汽動給水泵手/自動操作器1AM強迫為手動狀態(tài)，汽動泵超馳全關，主給水電動門也關閉，給水旁路閥從0%100%調(diào)節(jié)。單沖量調(diào)節(jié)器4PI（IE）的輸入為水位測量值H和給定值Ho的偏差，其輸出經(jīng)3AM手/自動操作器去控制給水旁路閥，同時可進行閥位顯示。三沖量電

43、動泵的副調(diào)節(jié)器（3PI）處于自動跟蹤狀態(tài)，通過切換開關T2的NC點使3PI的輸出跟蹤函數(shù)發(fā)生器F1（X）的輸出，再通過2AM手/自動操作器使電動泵維持在最低轉速運行。（2）升負荷25%30%。此階段采用單沖量系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動給水泵轉速。此時三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路閥已全開，只能提高給水泵轉速來滿足給水量的增加，T2仍接NC，F(xiàn)1（X）的輸出值隨調(diào)節(jié)信號變化，通過3PI的自動跟蹤使調(diào)節(jié)信號控制電動泵轉速，實現(xiàn)由閥門控制到電動泵轉速控制給水量的無擾過渡。由于單沖量調(diào)閥系統(tǒng)與單沖量調(diào)泵系統(tǒng)對象特性不同，且調(diào)節(jié)器整定參數(shù)不同，所以4PI為變參數(shù)調(diào)節(jié)器。 （3）30%100%階段。此階段采用三沖量系統(tǒng)

44、調(diào)節(jié)給水泵轉速方案。這是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工況。給水旁路閥鎖定在全開位置不再關閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動。負荷達W%，電動泵轉速為時打開主給水電動門。此時泵的轉速已提高，當主給水電動門打開以后，管道阻力突然減少，調(diào)節(jié)系統(tǒng)使泵轉速自動下降一些時，泵轉速已有可能下降。另外，在三沖量系統(tǒng)投運情況下開主給水電動門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾能力比單沖量系統(tǒng)強得多，所以調(diào)節(jié)質(zhì)量能得到保證。30%A%負荷階段采用電動泵控制給水量。此時系統(tǒng)為三沖量電動泵調(diào)節(jié)，3PI（3E電動副調(diào)節(jié)器）不再跟蹤4PI（1E）的輸出，而是處于自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過2AM手/自動操作器控制電動泵轉速。三沖量主調(diào)節(jié)器1PI在0%30%負荷階段或

45、手操階段一直跟蹤（G-D）信號（G為給水流量），從而防止三沖量系統(tǒng)投放自動時副調(diào)節(jié)器積分飽和。（相當于副調(diào)節(jié)器的給定信號跟蹤給水流量G）1PI的輸出和蒸汽量前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器給定信號，同時副調(diào)節(jié)器還接受給水流量反饋信號G。DA%負荷時，開始啟動汽動泵，完成汽動泵和電動泵的轉換之后，汽動泵取代電動泵運行，電動泵通過T的切換和2AM的跟蹤處于超馳全關狀態(tài)，直到滿負荷運行。此時，2PI（3E汽動泵副調(diào)節(jié)器）處于自動調(diào)節(jié)狀態(tài)，通過1AM手/自動操作器控制汽動轉速，同時可以進行轉速顯示。若執(zhí)行機構發(fā)生故障可發(fā)出邏輯信號使泵切手動。在減負荷過程中控制順序與上述相反，同時各負荷的切換點考慮了2%的不靈

46、敏區(qū)，避免由于負荷波動系統(tǒng)在切換處來回切換。 控制過程中的跟蹤與切換（1）系統(tǒng)間的無擾切換。當負荷低于30%MCR時采用單沖量控制系統(tǒng)。此時電動泵三沖量副調(diào)節(jié)器3PI的輸出通過函數(shù)組件F1（X）以及切換開關T2一直跟蹤單沖量調(diào)節(jié)器4PI的輸出，當蒸汽流量30%或電泵手動時T2切換，系統(tǒng)由單沖量切換到三沖量是無擾動的。D30%時采用三沖量系統(tǒng)。單沖量調(diào)節(jié)器4PI通過T1的常閉點NC跟蹤三沖量電動泵副調(diào)節(jié)器3PI的輸出，便于系統(tǒng)由三沖量切換到單沖量時4PI的輸出迅速跟蹤三沖量的前一時刻值，所以由三沖量切換到單沖量也是無擾的。10（2）閥門和泵的運行及切換。低負荷時采用旁路閥調(diào)節(jié)，高負荷時采用改變泵

47、的轉速來調(diào)節(jié)，兩者的無擾切換是通過函數(shù)組件F1（X）切換開關T2及3PI的跟蹤實現(xiàn)的。因為F1（X）產(chǎn)生連續(xù)函數(shù)，而3PI通過T2的NC點跟蹤F1（X）的輸出，但當閥門開足時才開始調(diào)泵的轉速，所以由調(diào)閥到調(diào)泵的切換是無擾的。（3）電動泵與汽動泵的切換。以電動泵運行，汽動泵取代電動泵為例。正常倒換電動泵操作器處在自動位置，汽動泵操作處在手動位置。把汽動泵的操作器調(diào)至最低轉速時啟動汽動泵，然后再慢慢升速。電動泵會由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用而自動降低，待兩泵出口流量相同時，把汽動泵操作器投自動，電動泵操作器切手動，并慢慢把電動泵降至最低轉速后停泵，這樣切換擾動量最小。兩泵操作器均處于手動狀態(tài)進行泵的切換

48、時，兩泵轉速及水量由運行人員控制。（4）執(zhí)行機構的手、自動切換。旁路閥門手動時T1切至NO，單沖量調(diào)節(jié)器4PI跟蹤旁路閥操作器3AM的輸出，保證切換回手動時無擾的。汽動泵手動時，汽動泵三沖量副調(diào)節(jié)器2PI的輸出跟蹤，汽動泵操作器1AM的輸出，所以汽動泵調(diào)節(jié)切回自動時是無擾的。電動泵手動時分兩種情況：D<30%時電動泵手動狀態(tài)，T2切至NO，電動泵副調(diào)節(jié)器3PI的輸出，跟蹤電動泵操作器2AM的輸出。同時T1的NC點通，單沖量調(diào)節(jié)器4PI也通過f2（x）跟蹤2AM的輸出，因而切回自動時3PI繼續(xù)通過F1（x）和T2的NC點跟蹤4PI的輸出，是無擾動的。D>30%時，采用三沖量系統(tǒng)，電動

49、泵手動時T2至NO點，電動泵副調(diào)節(jié)器3PI的輸出，跟蹤2AM的輸出，保證由于手動切換自動時是無擾的。 邏輯信號的形成（1）1PI跟蹤信號：當蒸汽量<30%或汽泵、電泵均手動。（2）2PI跟蹤信號：當蒸汽量<30%或汽泵手動時。（3）1AM跟蹤信號：汽泵跳或MEH在遠方控制。（4）無。（5）T3切換：汽泵跳時超馳關。（6）T1切換：旁路閥手動且未開到最大。（7）4PI跟蹤信號：蒸汽量>30%或旁路閥手動但未開到最大或蒸汽量<30%且旁路閥開至最大、電泵手動條件成立。（8）T2切換：蒸汽量>30%或電泵手動。（9）3PI跟蹤信號：蒸汽量<30%或電泵手動。（10

50、）3AM跟蹤：蒸汽量>30%。（11）2AM跟蹤：電泵跳。2.7給水RB分析給水泵RB的定義機組在較高負荷下運行時,兩臺運行中的給水泵任一臺跳閘,備用給水泵不能快速投入時,應啟動RB系統(tǒng)快減負荷,使機組度過最嚴峻的“變工況”而重新穩(wěn)定運行,我們稱這一過程為給水泵的RB。給水泵RB過程給水泵RB過程中,變化最劇烈且最重要的參數(shù)是汽包水位、主汽流量(負荷)及給水流量,其變化過程如圖2.15所示。圖2.15汽包水位、主汽流量及給水流量變化過程注: 圖中ACMF蒸汽流量線;ABEDCG給水流量線;RPN汽包水位線當機組發(fā)生給水泵RB工況時，即運行中的某臺給水泵突然跳閘，給水流量隨即快速下降。保證

51、物質(zhì)平衡的方法可是：快速啟動備用的電動給水泵上水。對于采用2×50%汽泵+1×50%電泵（備用）的配置的鍋爐，其中一臺汽動泵突然跳閘,電泵緊急自啟的切換在帶正常負荷時,電泵的自動回路時刻跟蹤運行的汽動給水泵的出力,并使電泵勺管開度維持電泵在此出力下的勺管位置,作好電泵自啟準備。自動系統(tǒng)只要接受到氣泵跳閘信號,激活電泵自啟功能,維持汽包水位穩(wěn)定運行。另外,考慮到一臺汽泵跳閘后,電泵有可能因故障不能自起,因而在機組快速減負荷回路(RUNBACK功能)中,只要接受到一臺汽泵跳閘,而電泵又不能自起,激活RUNBACK功能使機組負荷指令快速降到一臺汽泵的出力,通過保證給水的可靠性,來

52、達到提高整個機組的安全性。一般地，電動給水泵能在40 s內(nèi)完成啟動至帶滿負荷過程。也就是說在40 s后，給水流量已可以大于鍋爐的蒸發(fā)量，鍋爐自然不會因缺水而MFT，使給水全程控制實現(xiàn)更容易。2.7.3給水泵RB邏輯分析圖2.16 給水泵RB邏輯圖如圖2.16所示，當一臺汽動泵故障時，備用的電動泵立即啟動；電動泵也可以通過遠方人為控制啟動。一旦電動泵也故障不能及時啟動，立即退出給水全程控制，同時還引入了負荷信號，防止兩臺汽動泵無故障正常運行沒有電動泵啟動信號時造成誤操作而退出給水全程控制系統(tǒng)。3 汽包水位控制系統(tǒng)的M ATLAB 仿真根據(jù)三沖量串級給水控制系統(tǒng)的工作原理, 整定系統(tǒng)控制參數(shù), 設

53、計Simulink 系統(tǒng)仿真模型, 在MATLAB 環(huán)境中進行控制系統(tǒng)模擬仿真。3. 1 控制系統(tǒng)的分析和整定1) 內(nèi)回路的分析和整定根據(jù)串級控制系統(tǒng)的分析整定方法, 應將內(nèi)回路處理為具有近似比例特性的快速隨動系統(tǒng), 以使內(nèi)回路具有快速消除內(nèi)擾及快速跟蹤蒸汽流量的能力。用試探的方法選擇副調(diào)節(jié)器的比例帶, 以保證內(nèi)回路不振蕩為原則。在試探時, 給水流量反饋裝置的傳遞函數(shù)可設置為任意數(shù)值, 以得到滿意的比例帶值。如果傳遞函數(shù)以后需要改變, 則應相應地改變比例帶值, 使傳遞函數(shù)與比例帶的比值保持為試探時的值, 以保證內(nèi)回路的穩(wěn)定性。2) 主回路的分析和整定在主回路中, 如果把內(nèi)回路近似看作為比例環(huán)節(jié)

54、, 則主回路等效為一個單回路控制系統(tǒng)。如果以給水流量作為被控對象的輸入信號, 水位變送單元的輸出為輸出信號, 可以把主調(diào)節(jié)器與內(nèi)回路兩者看作等效主調(diào)節(jié)器。主回路仍按單回路系統(tǒng)的整定方法整定, 如通過試驗方法求取主回路被控對象的階躍響應曲線, 并由曲線求得等效調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。3) 蒸汽流量前饋裝置傳遞函數(shù)的選擇三沖量串級給水控制系統(tǒng)中的水位偏差完全由主調(diào)節(jié)器來校正, 不要求送到副調(diào)節(jié)器的蒸汽流量信號等于給水流量信號。因此, 前饋裝置的傳遞函數(shù)選擇將不受靜態(tài)特性無差條件的限制, 而可根據(jù)鍋爐“虛假水位”的嚴重程度來確定。通常使蒸汽流量信號大于給水流量信號, 從而改善負荷擾動時控制過程的質(zhì)量, 縮

55、短控制過程的時間。為了獲得滿意的調(diào)節(jié)效果, 選擇合適的調(diào)節(jié)器參數(shù), 選取的參數(shù)為: 主調(diào)節(jié)器Tp = 0. 9, Ti= 0. 08,Td= 0. 2; 副調(diào)節(jié)器T p= 4, T i= 0. 005, T d= 0. 1。3. 2 汽包水位控制系統(tǒng)Simulink 模型設計經(jīng)過系統(tǒng)分析和整定, 合理選取系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù), 經(jīng)過擬定后的三沖量串級汽包水位控制系統(tǒng)仿真模型如圖3 所示。 圖3 汽包水位控制系統(tǒng)Simulink 設計圖 3. 3 汽包水位控制系統(tǒng)仿真設定汽包水位的高度為2, 通過仿真, 得到的鍋爐汽包水位控制曲線如圖4 所示; 在系統(tǒng)運行到600 s 時, 給系統(tǒng)設置一個階躍擾動, 得到鍋爐汽包水位控制曲線, 如圖5 所示。從圖4 可知, 一旦設定了鍋爐汽包水位高度, 三沖量串級汽包水位控制系統(tǒng)能做出快速反應并到達平穩(wěn)狀態(tài), 維持汽包水位的穩(wěn)定; 從圖5 可知, 對影響因素的干擾使三沖量串級汽包水位控制系統(tǒng)也能快速調(diào)整, 達到穩(wěn)定平衡狀態(tài)。 結論1.由以上分析可以看出此300MW機組給水全程控制系統(tǒng)能滿足從啟動到額定負荷和從額定負荷到停爐全過程的給水控制，是一個給水全程控制系統(tǒng)。2.這個系統(tǒng)的總體方案是低負荷時控制閥門開度改變給水量，同時保證泵的最低轉速。高負荷時改變泵的轉速來改變給水量，控制水位，能減少節(jié)